应力与应变 【范文十篇】
应力与应变
范文一：区分应力与应变的概念
所谓“应力”，是在施加的外力的影响下物体内部产生的力。如图1所示：
在圆柱体的项部向其垂直施加外力P的时候，物体为了保持原形在内部
产生抵抗外力的力——内力。该内力被物体（这里是单位圆柱体）的截面积
所除后得到的值即是“应力”，或者简单地可概括为单位截面积上的内力，单
位为Pa（帕斯卡）或N/m2。例如，圆柱体截面积为A(m2),所受外力为P(N
牛顿)，由外力=内力可得，应力：
（Pa或者N/m2）
这里的截面积A与外力的方向垂直，所以得到的应力叫做垂直应力。
当单位圆柱体被拉伸的时候会产生伸长变形ΔL，那么圆柱体的
长度则变为L+ΔL。这里，由伸长量ΔL和原长L的比值所表示的伸
长率（或压缩率）就叫做“应变”，记为ε。
与外力同方向的伸长(或压缩)方向上的应变称为“轴向应变”。应变表示的是伸长率（或压缩率），属于无量纲数，没有单位。由于量值很小(1×10-6百万分之一)，通常单位用“微应变”表示，或简单地用μE表示。
而单位圆柱体在被拉伸的状态下，变长的同时也会变细。直径为d0的棒产生Δd的变形时，直径方向的应变如下式所示：
这种与外力成直角方向上的应变称为“横向应变”。轴向应变与横向应变的比称为泊松比，记为υ。每种材料都有其固定的泊松比，且大部分材料的泊松比都在0.3左右。
应力与应变的关系
各种材料的应变与应力的关系已经通过实验进行了测
定。图2所示为一种普通钢材（软铁）的应力与应变关系图。
根据胡克定律，在一定的比例极限范围内应力与应变成线性
比例关系。对应的最大应力称为比例极限。
应力与应变的比例常数E 被称为弹性系数或扬氏模量，
不同的材料有其固定的扬氏模量。
综上所述，虽然无法对应力进行直接的测量，但是通过测量由外力影响产生的应变可以计算出应力的大小。
应变片的构造及原理
应变片的构造
应变片有很多种类。一般的应变片是在称为基底的塑料薄膜（15-16μm）上贴上由薄金属箔材制成的敏感栅（3-6μm），然后再覆盖上一层薄膜做成迭层构造。
应变片的原理
将应变片贴在被测定物上，使其随着被测定物的应变一起伸缩，这样里面的金属箔材就随着应变伸长或缩短。很多金属在机械性地伸长或缩短时其电阻会随之变化。 应变片就是应用这个原理，通过测量电阻的变化而对应变进行测定。一般应变片的敏感栅使用的是铜铬合金，其电阻变化率为常数，与应变成正比例关系。即：
其中，R：应变片原电阻值Ω（欧姆）
ΔR：伸长或压缩所引起的电阻变化Ω（欧姆）
K：比例常数(应变片常数)
不同的金属材料有不同的比例常数K。铜铬合金的K值约为2。这样，应变的测量就通过应变片转换为对电阻变化的测量。但是由于应变是相当微小的变化，所以产生的电阻变化也是极其微小的。
要精确地测量这么微小的电阻变化是非常困难的，一般的电阻计无法达到要求。为了对这种微小电阻变化进行测量，我们使用带有惠斯通电桥的专用应变测量仪。
惠斯通电桥概述
惠斯通电桥
惠斯通电桥适用于检测电阻的微小变化，应变片的电阻变化就用该电路来测量。如图1所示，
惠斯通电桥由四
个同等阻值的电阻组合而成。
如果: 或 则无论输入多大电压，输出电压总为0，这种状态称
为平衡状态。如果平衡被破坏，就会产生与电阻变化相对
应的输出电压。如图2所示:
将这个电路中的R1与应变片相连，有应变（形变）
产生时，记应变片电阻的变化量为ΔR，则输出电压的计
算公式如下所示: 图1
上式中除了ε均为已知量，所以如果测出电桥的输出
电压就可以计算出应变的大小。
双应变片法（半桥）
如图3,4所示，在电桥中连接了两枚应变片，共有两种联入方法。
四条边中有两条边的电阻发生变化，根据上面的四应变片法的算法可得输出电压的公式。图3为：
也就是说当联入两枚应变片时，根据联入方式的不同，两枚应变片上产生的应变或加或减。
四应变片法（全桥）
四应变片法是桥路的四边全部联入应变片，在电子
行业的应变测量中不经常使用，但常用于桥梁、建筑中，
如下图所示。
当四条边上的应变片的电阻分别引起如R1+ΔR1、
R2+ΔR2、R3+ΔR3、R4+ΔR4的变化时：
若四枚应变片完全相同，比例常数为K，且应变分别为ε1、ε2、ε3、ε4,则上面的式子可写成下面的形式:
双应变片（半桥）用途
如图1 所示，同时对悬臂梁施加使其弯曲和伸长的两个作用力，在梁的上下表面对应的位置分别贴上一枚应变片，再联入桥路的相邻边或相对边就可以测知分别由弯曲和伸长所产生的应变。由于悬臂梁的弯曲，在应变片①上产生拉伸应变（正），在应变片②上产生压缩应变（负）。因为两枚应变片与梁的末端距离相同，所以虽然二者的正负不同，但绝对值的大小相同。这样，如果只想测量由于弯曲产生的应变，则如图2所示，将①，②联入电桥的相邻边。
输出电压为： 图2
因为当拉伸作用在应变片①，②上时，会同时产生大小相等的正应变，所以上述公式括号中的项等于零。另一方面，由于弯曲变形而在应变片①，②上产生的应变大小相等，符号相反，从数学角度看括号中的项变为每枚应变片上产生的应变的2倍，从而可以测得由于弯曲而产生的应变。若如图c 所示，将应变片联入桥路的相对边，则输出电压
与上例相反，这种情况下，由于弯曲应变所产生的输
出电压为零，由于拉伸应变所产生的输出电压变为每
枚应变片所产生的电压的2倍。也就是说如图c所示
联接即可测得仅由拉伸作用所产生的应变。
在应变测量中会遇到一个问题，那就是温度对应变的影响。因为被测定物都有自己的热膨胀系数，所以会随着温度的变化伸长或缩短。因此如果温度发生变化，即使不施加外力贴在被测定物上的应变片也会测到应变。为了解决这个问题，可以应用温度补偿法。
动态模拟法（双应变片法）
这是使用两枚应变片的双应变片法。如图a 所示，在被
测物上贴上应变片（A）,在与被测物材质相同的材料上贴上应
变片（D）,并将其置于与被测物相同的温度环境里。如图所示，
将两枚应变片联入桥路的相邻边，这样因为（A）,（D）处于
相同的温度条件下，由温度引起的伸所量相同，即由温度引起
的应变相同，所以由温度引起的输出电压为零。
自我温度补偿法
从理论上讲，动态模拟法是最理想的温度补偿法。但是粘
贴两枚应变片所费劳力和模拟物的放置场所的选择等问题。为
了解决这个问题，可以使用只用一枚应变片即可进行温度补偿
的自我温度补偿应变片。
这种方法根据被测物材料的热膨胀系数的不同来调节应
变片敏感栅，因此使用适合被测物材料的应变片就可以仅用一
枚应变片对应变进行测量，且不受温度的影响。除了特殊的情
况，现在基本上都使用自我温度补偿型应变片。
自我温度补偿片的原理
在热膨胀系数为βs的被侧物表面贴上敏感栅热膨胀系数为βg的应变片。则温度每变化1℃，其所表现出来的应变εT如下式所示： 图1
其中，α：电阻元件的温度系数；K5： 应变片的应变片常数
上式中，K5为由敏感栅材料决定的应变片常数，βs、βg分别为由各自材料决定的被测物与敏感栅 的热膨胀系数，这三项均为定值，则通过调整α就可以使由温度引起的应变变为零。此时，
在箔材的制作过程中可以通过热处理对α的值进行控制。而且它是与特定的被测物的热膨胀系数βs
相对应的，如果用在不适用的被测物时，不仅不会补偿温度引起的应变还会引起较大的测量误差。
导线的温度补偿
使用自我温度补偿片可以解决应变片所受的温度影响问题。但是从应变片到测量仪之间的导线也会受到温度的影响，这个问题并没有解决。如图a
所示单应变片双线的联接方式将导线的电阻全部串联入了应变片中。导线较短时不会有太大的问题，但如果导线较长就会产生影响。
为了减小导线的影响，可以使用3 线联接法。如图b所示，在应变片导线的一根上再联上一根导线，用3根导线使桥路变长。
这种联接方式与双线式不同的地方是导线的电阻分别由电桥的相邻两边所分担。图b 中，导线电阻r1串联入了应变片电阻Rg，r2串联入了R2，r3成为电桥的输出端。这样，就几乎不会产生什么影响了。
应变测试在电子厂的应用
在PCB装配和测试流程中，如果ICT（集成电路测试）及FT（功能测试）的夹具没有设计好，或者分板时走刀的速度或力过大，就很可能会对PCB板上的元件产生超过允许范围的应力。甚至设计得很好的夹具，也会因为使用时间过长而导致测试时在PCB板的内部产生很大的应力。再加上由于无铅焊接材料的引入，在相同的拉伸和压力强度之下，相对于传统锡铅焊接来说，焊接节点加倍脆弱，以致压力引起的焊接失效问题被更深层次地激发了。
常见的过应力断裂的失效模式主要包括：焊点中塑性断裂、界面脆性断裂、树脂撕裂。
（1）塑性断裂
焊点在拉拔应力作用下的塑性断裂是常见断裂模式，塑性变形明显，呈韧窝形貌，但这种情况在实际应用中出现的较少，焊点一般也不会受到此类型的应力。
图1. 塑性断裂断口特征
（2）脆性断裂
焊点的脆性断裂是较为常见一种失效机理，也是电子产品较为关心的一类失效。主要包括焊点界面脆性断裂和树脂裂纹两大类。
（1）OSP表面处理，界面生成Cu6Sn5 IMC，发生脆断时，基本穿晶开裂，界面平齐。
图2. OSP表面处理从IMC中间断开
（2）ENIG表面处理，该种处理由于其本身的界面结合性能较差，脆性断裂也是最常见的一类。其断裂也基本有两类：在NiCu3Sn4与CuNi6Sn5界面开裂或者在Ni与IMC的界面开裂，如图3所示。
图3. ENIG表面处理 IMC中间开裂
为了提前避免焊点过应力失效和解决问题，您可以对PCB板做应变测试，把易于产生高压力的过程中最大应变测量出来，确保应力处于允许范围内。如果测量得到的应变数值超过了电路板的允许应变水平的最大值，您便可以修改或者重新设计夹具，或者按要求改变流程(一般是调整夹具顶针，减少测试时顶针对电路板的压力)，使得应变数值下降到允许范围之内。IPC/JEDEC-9704标准识别有缺陷的装配与测试流程，并且提供了系统的执行PCB应变测试的步骤。
真实应力、名义应力、真实应变、名义应变的关系
名义应变，又称相对应变或工程应变、适用于小应变分析。 名义应变又可分线应变和切应变。
真实应变，又称对数应变；假设物体内两质点相距为 L0, 经变形后距离为 Ln, 则相对线应变为
ε = （Ln-L0）/L0 ,这种相对线应变一般用于小应变情况。而在实际变形过程中，长度L0系经过
无穷多个中间的数值变成 L, 如 L0,L1,L2,L3 …… Ln-1,Ln, 其中相邻两长度相差均极微小，由 L0-Ln 的总的变形程度，可以近似地看作是各个阶段相对应变之和，
大多数实验数据常常是用名义应力和名义应变值给出的,所以我们应将其转换为真实应力和真实应变。
其转换公式如下：
塑性分析中的注意问题：对于大应变，真实应变和名义应变之间的差值就会很大，所以在给abaqus提供应力－应变数据时，一定要注意正确的给予赋值，在小应变的情况下，真实应变和名义应变之间的差别很小，不是很重要。
几何非线性开关打开时，ABAQUS中可输出LE（真实应变）、EE（弹性应变）、NE
几何非线性开关关闭时，ABAQUS中可输出E（真实应变）、EE（弹性应变）等
范文三：区分应力与应变;
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区分应力与应变的概念
所谓“应力”，是在施加的外力的影响下物体内部产生的力。如图1所示：
在圆柱体的项部向其垂直施加外力P的时候，物体为了保持原形在内部
产生抵抗外力的力——内力。该内力被物体（这里是单位圆柱体）的截面积
所除后得到的值即是“应力”，或者简单地可概括为单位截面积上的内力，单
位为Pa（帕斯卡）或N/m2。例如，圆柱体截面积为A(m2),所受外力为P(N
牛顿)，由外力=内力可得，应力：
（Pa或者N/m2）
这里的截面积A与外力的方向垂直，所以得到的应力叫做垂直应力。
当单位圆柱体被拉伸的时候会产生伸长变形ΔL，那么圆柱体的
长度则变为L+ΔL。这里，由伸长量ΔL和原长L的比值所表示的伸
长率（或压缩率）就叫做“应变”，记为ε。
与外力同方向的伸长(或压缩)方向上的应变称为“轴向应变”。应变表示的是伸长率（或压缩率），属于无量纲数，没有单位。由于量值很小(1×10-6百万分之一)，通常单位用“微应变”表示，或简单地用μE表示。 而单位圆柱体在被拉伸的状态下，变长的同时也会变细。直径为d0的棒产生Δd的变形时，直径方向的应变如下式所示：
这种与外力成直角方向上的应变称为“横向应变”。轴向应变与横向应变的比称为泊松比，记为υ。每种材料都有其固定的泊松比，且大部分材料的泊松比都在0.3左右。
应力与应变的关系
各种材料的应变与应力的关系已经通过实验进行了测
定。图2所示为一种普通钢材（软铁）的应力与应变关系图。
根据胡克定律，在一定的比例极限范围内应力与应变成线性
比例关系。对应的最大应力称为比例极限。
图2 应力与应变的比例常数E 被称为弹性系数或扬氏模量，不同的材料有其固定的扬氏模量。
综上所述，虽然无法对应力进行直接的测量，但是通过测量由外力影响产生的应变可以计算出应力的大小。
应变片的构造及原理
应变片的构造
应变片有很多种类。一般的应变片是在称为基底的塑料薄膜（15-16μm）上贴上由薄金属箔材制成的敏感栅（3-6μm），然后再覆盖上一层薄膜做成迭层构造。
应变片的原理
将应变片贴在被测定物上，使其随着被测定物的应变一起伸缩，这样里面的金属箔材就随着应变伸长或缩短。很多金属在机械性地伸长或缩短时其电阻会随之变化。 应变片就是应用这个原理，通过测量电阻的变化而对应变进行测定。一般应变片的敏感栅使用的是铜铬合金，其电阻变化率为常数，与应变成正比例关系。即：
其中，R：应变片原电阻值Ω（欧姆）
ΔR：伸长或压缩所引起的电阻变化Ω（欧姆）
K：比例常数(应变片常数)
不同的金属材料有不同的比例常数K。铜铬合金的K值约为2。这样，应变的测量就通过应变片转换为对电阻变化的测量。但是由于应变是相当微小的变化，所以产生的电阻变化也是极其微小的。
要精确地测量这么微小的电阻变化是非常困难的，一般的电阻计无法达到要求。为了对这种微小电阻变化进行测量，我们使用带有惠斯通电桥的专用应变测量仪。
惠斯通电桥概述
惠斯通电桥 惠斯通电桥适用于检测电阻的微小变化，应变片的电阻变化就用该电路来测量。如图1所示，
惠斯通电桥由四
个同等阻值的电阻组合而成。
如果: 或 则无论输入多大电压，输出电压总为0，这种状态称
为平衡状态。如果平衡被破坏，就会产生与电阻变化相对
应的输出电压。如图2所示:
将这个电路中的R1与应变片相连，有应变（形变）
产生时，记应变片电阻的变化量为ΔR，则输出电压的计
算公式如下所示: 图1
上式中除了ε均为已知量，所以如果测出电桥的输出
电压就可以计算出应变的大小。
双应变片法（半桥）
如图3,4所示，在电桥中连接了两枚应变片，共有两种联入方法。
四条边中有两条边的电阻发生变化，根据上面的四应变片法的算法可得输出电压的公式。图3为：
也就是说当联入两枚应变片时，根据联入方式的不同，两枚应变片上产生的应变或加或减。
四应变片法（全桥）
四应变片法是桥路的四边全部联入应变片，在电子
行业的应变测量中不经常使用，但常用于桥梁、建筑中，
如下图所示。
当四条边上的应变片的电阻分别引起如R1+ΔR1、
R2+ΔR2、R3+ΔR3、R4+ΔR4的变化时：
若四枚应变片完全相同，比例常数为K，且应变分别为ε1、ε2、ε3、ε4,则上面的式子可写成下面的形式:
双应变片（半桥）用途
如图1 所示，同时对悬臂梁施加使其弯曲和伸长的两个作用力，在梁的上下表面对应的位置分别贴上一枚应变片，再联入桥路的相邻边或相对边就可以测知分别由弯曲和伸长所产生的应变。由于悬臂梁的弯曲，在应变片①上产生拉伸应变（正），在应变片②上产生压缩应变（负）。因为两枚应变片与梁的末端距离相同，所以虽然二者的正负不同，但绝对值的大小相同。这样，如果只想测量由于弯曲产生的应变，则如图2所示，将①，②联入电桥的相邻边。
输出电压为： 图2
因为当拉伸作用在应变片①，②上时，会同时产生大小相等的正应变，所以上述公式括号中的项等于零。另一方面，由于弯曲变形而在应变片①，②上产生的应变大小相等，符号相反，从数学角度看括号中的项变为每枚应变片上产生的应变的2倍，从而可以测得由于弯曲而产生的应变。若如图c 所示，将应变片联入桥路的相对边，则输出电压
与上例相反，这种情况下，由于弯曲应变所产生的输
出电压为零，由于拉伸应变所产生的输出电压变为每
枚应变片所产生的电压的2倍。也就是说如图c所示
联接即可测得仅由拉伸作用所产生的应变。
在应变测量中会遇到一个问题，那就是温度对应变的影响。因为被测定物都有自己的热膨胀系数，所以会随着温度的变化伸长或缩短。因此如果温度发生变化，即使不施加外力贴在被测定物上的应变片也会测到应变。为了解决这个问题，可以应用温度补偿法。
动态模拟法（双应变片法）
这是使用两枚应变片的双应变片法。如图a 所示，在被
测物上贴上应变片（A）,在与被测物材质相同的材料上贴上应
变片（D）,并将其置于与被测物相同的温度环境里。如图所示，
将两枚应变片联入桥路的相邻边，这样因为（A）,（D）处于
相同的温度条件下，由温度引起的伸所量相同，即由温度引起
的应变相同，所以由温度引起的输出电压为零。
自我温度补偿法
从理论上讲，动态模拟法是最理想的温度补偿法。但是粘
贴两枚应变片所费劳力和模拟物的放置场所的选择等问题。为
了解决这个问题，可以使用只用一枚应变片即可进行温度补偿
的自我温度补偿应变片。
这种方法根据被测物材料的热膨胀系数的不同来调节应
变片敏感栅，因此使用适合被测物材料的应变片就可以仅用一
枚应变片对应变进行测量，且不受温度的影响。除了特殊的情
况，现在基本上都使用自我温度补偿型应变片。
自我温度补偿片的原理
在热膨胀系数为βs的被侧物表面贴上敏感栅热膨胀系数为βg的应变片。则温度每变化1℃，其所表现出来的应变εT如下式所示： 图1
其中，α：电阻元件的温度系数；K5： 应变片的应变片常数
上式中，K5为由敏感栅材料决定的应变片常数，βs、βg分别为由各自材料决定的被测物与敏感栅 的热膨胀系数，这三项均为定值，则通过调整α就可以使由温度引起的应变变为零。此时，
在箔材的制作过程中可以通过热处理对α的值进行控制。而且它是与特定的被测物的热膨胀系数βs
相对应的，如果用在不适用的被测物时，不仅不会补偿温度引起的应变还会引起较大的测量误差。
导线的温度补偿 使用自我温度补偿片可以解决应变片所受的温度影响问题。但是从应变片到测量仪之间的导线也会受到温度的影响，这个问题并没有解决。如图a
所示单应变片双线的联接方式将导线的电阻全部串联入了应
变片中。导线较短时不会有太大的问题，但如果导线较长就会产生影响。
为了减小导线的影响，可以使用3 线联接法。如图b所示，在应变片导线的一根上再联上一根导线，用3根导线使桥路变长。
这种联接方式与双线式不同的地方是导线的电阻分别由电桥的相邻两边所分担。图b 中，导线电阻r1串联入了应变片电阻Rg，r2串联入了R2，r3成为电桥的输出端。这样，就几乎不会产生什么影响了。
应变测试在电子厂的应用
在PCB装配和测试流程中，如果ICT（集成电路测试）及FT（功能测试）的夹具没有设计好，或者分板时走刀的速度或力过大，就很可能会对PCB板上的元件产生超过允许范围的应力。甚至设计得很好的夹具，也会因为使用时间过长而导致测试时在PCB板的内部产生很大的应力。再加上由于无铅焊接材料的引入，在相同的拉伸和压力强度之下，相对于传统锡铅焊接来说，焊接节点加倍脆弱，以致压力引起的焊接失效问题被更深层次地激发了。
常见的过应力断裂的失效模式主要包括：焊点中塑性断裂、界面脆性断裂、树脂撕裂。
（1）塑性断裂
焊点在拉拔应力作用下的塑性断裂是常见断裂模式，塑性变形明显，呈韧窝形貌，但这种情况在实际应用中出现的较少，焊点一般也不会受到此类型的应力。
图1. 塑性断裂断口特征
（2）脆性断裂
焊点的脆性断裂是较为常见一种失效机理，也是电子产品较为关心的一类失效。主要包括焊点界面脆性断裂和树脂裂纹两大类。
（1）OSP表面处理，界面生成Cu6Sn5 IMC，发生脆断时，基本穿晶开裂，界面平齐。
图2. OSP表面处理从IMC中间断开
（2）ENIG表面处理，该种处理由于其本身的界面结合性能较差，脆性断裂也是最常见的一类。其断裂也基本有两类：在NiCu3Sn4与CuNi6Sn5界面开裂或者在Ni与IMC的界面开裂，如图3所示。
图3. ENIG表面处理 IMC中间开裂
为了提前避免焊点过应力失效和解决问题，您可以对PCB板做应变测试，把易于产生高压力的过程中最大应变测量出来，确保应力处于允许范围内。如果测量得到的应变数值超过了电路板的允许应变水平的最大值，您便可以修改或者重新设计夹具，或者按要求改变流程(一般是调整夹具顶针，减少测试时顶针对电路板的压力)，使得应变数值下降到允许范围之内。IPC/JEDEC-9704标准识别有缺陷的装配与测试流程，并且提供了系统的执行PCB应变测试的步骤。
范文四：应力应变片
1 PCD-300B
PCD-300B ： 用于测量 ：应变片 应变式传感器
量程范围：应变：±10,000.0微应变
网址：.cn/ProductShow.asp?ID=283
2埋入应变计
网址： /html/chanpin/ylybc/224.Html
网址：/html/chanpin/ylybc/225.Html
网址：/html/chanpin/ylybc/223.Html
5表面应变计
网址：/html/chanpin/ylybc/222.Html
6 UCAM-60B静态应变仪
本产品为目前国际上最精确的静态应变仪，精度高达指示值的0.05%，分辨率更是高达0.1微应变。
网址/product/html/?87.html
7机箱式系列动态应变测试系统
（1） JSM-D-A/B 分辨率：1με
准确度：±0.5%
测量范围：±50000με
网址：/Strain_Measurement/strain1_1_1.asp?4&4_1&
（2） JSM-D-AS/BS
分辨率：1με
准确度：±0.5%
测量范围：±50000με
网址：/Strain_Measurement/strain1_1_2.asp?4&4_1&
（3）JSM-D-Fxx 分辨率：1με
准确度：±0.5% 测量范围：±50000με
网址: /Strain_Measurement/strain1_1_3.asp?4&4_1&
8便携式系列动态应变测试系统
（1） JSM-D-USB-4
分辨率：1με
准确度：±0.5%
测量范围：±50000με
网址：/Strain_Measurement/strain1_2_1.asp?3&4&4_1&
（2） JSM-D-USB-8
分辨率：1με
准确度：±0.5%
测量范围：±50000με
网址：/Strain_Measurement/strain1_2_2.asp?3&4&4_1&
（3） JSM-D-USB-8B
分辨率：1με
准确度：±0.5%
测量范围：±50000με
网址：/Strain_Measurement/strain1_2_3.asp?3&4&4_1&
（4） JSM-D-NET-4
分辨率：1με
准确度：±0.5%
测量范围：±50000με
网址：/Strain_Measurement/strain1_2_4.asp?3&4&4_1& 9无线传输式系列动态应变测试仪 JSM-D-WLS-4
分辨率：1με
准确度：±0.5%
测量范围：±50000με
网址：/Strain_Measurement/strain1_3_1.asp?3&4&4_1& 10 ASMB2-32/24/16/8静态应变采集箱
测试范围：-60000～+60000με
网址：/product_show.php?id=71&class=8 11 GBD3817动静态信号测试分析系统
自动平衡范围 :±10000με
网址：/pr.asp?id=pr
12超动态应变测量分析系统 自动平衡范围： ±15000 μ ε
网址：/pr.asp?id=ds
范文五：第五节
应变处理能力类
一、应变处理能力概述?
所谓应变处理能力，是指面对意外事件，能迅速地做出反应，寻求合适的方法，使事件得以妥善解决的能力。人一生中常常会遇到各种各样的，有时微不足道，有时则会对其一生产生巨大影响。无论是大事还是小事，关键在于如何处理，即是否能正确判断，迅速反应，及时行动。?
公务员在工作中常常会遇到一些突发事件，如果缺乏必要的应变处理能力，就会在突发事件面前手足无措，不知如何处理；但这些突发事件往往是一件重大事件，处理不好会造成很大影响。同时，只有具备了较强的应变处理能力和反应力，才能对工作中的问题迅速、准确地做出反应，进而提高工作效率。?
在面试中，考官测定考生的应变处理能力、反应力，要从以下方面：头脑的机敏程度，对突发事件的应急处理能力，对考官提出的问题能否迅速起应变处理能力呢??
(1)培养独立的生活能力。人在环境中生存发展，首先需要具备独立的生活能力。独立生活能力包括生活上的自理能力、独立处理人际关系及生活中各种矛盾的能力。这是培养人的应变处理能力的基础。要有良好的应变处理能力，首先你要有一个独立的头脑，应该具有独立思考和独立处理问题的能力。这种能力强的人头脑活，能随机应变，并迅速摆脱困境。?
(2)掌握一定的平衡技巧。生活在社会整体中的个体，必然会遇到各种与自身根本利益不太一致的矛盾和冲突开展和人的心理健康有一定的帮助，这也是培养人随机应变处理能力的一个重要方面。有很强的平衡各种冲突能力的人，具有良好的人际适应性，处理问题灵活、圆满。?
(3)要善于改变角度思考问题。换位思考是解决问题常用的方法，一味坚持一种意见或按老办法工作，很难解决问题，市场采取新的营销策略。?
(4)及时了解掌握变化的信息、社会生活的突变，有时让人措手不及。因此，只有了解各种信息，才能分析导致变化的因素，采取随机应变的策略。?
(5)培养预测能力。预测事物的发展趋向和态势，可以掌握随机应变的主动权，使应变决策更为科学、主动。?
(6)不断调整修正人生目标。当客观情况发生变化，并有可能影响到你原订目标的实现时，就要进行必要的调整和修正，以使自己的发展更符合客观的现实。?
(7)合理把握时机和限度。为此，一要正确判断应变信息的可靠程度，以决定是否采取应变策略；二是考察应变范围，以决定调整和修正的幅度；三要观察各种反应，以便随时进行效益评估。如果应变时机和限度掌握不好，同样得不到积极的结果。?
二、应变处理类试题例析?
1.你有个朋友生病在家，你带着礼物前去看望，偏巧在楼道里遇见了你领导的爱人，对方以为你是来看你的领导，接下礼物并连连道谢，这时你应如何向对方说明你的真正来意，又不伤害对方的面子??
【评析】此题所测的要素为应变处力的情境捷、周密、机智、灵活的程度及情绪的稳定性。考生回答情绪稳定，思维敏捷，设想的言行得体，可评为上等；考生回答情绪基本稳定，设想的言行得体，评中等；考生回答不知所措，窘迫、紧张，或设想的言行不得体，甚至让对方下不了台，评下等。?
2.工住房条件集资建造的职工家属区即将竣工时，发现不仅部分建房款项有被挪用之嫌，且工程质量也存在隐患。年底快到了，这是承诺乔迁新房的最后期限。假如你是该厂的领导，你会怎么办??
【评析】考查考生的应变处理能力、决策能力。?
回答此题可围绕以下要点：?
(1)首先迅速组织，追究工程承建责任，积极采取补救措施。如无法改建，坚持拆除重建；
(2)同时组织有关部门人员参加的工作组对集资款项的使用情况进行审计，追究责任人，并通过各种渠道筹集资金弥补缺额款项，按照有关规程，加强工程的监督和管理；?
(3)向新闻媒体公布事实真相，并通过媒体向职工教师和全体人民公开道歉，承诺新的入住期限，细致地做好职工的工作；?
(4)认真总结经验教训，杜绝类似事件的发生；?
(5)除上述外，其他更有利于解决问题的办法。?
3.从心理学角度看，为了给主考官留下好印象，面试过程中考生总是竭力表现自己的长处，掩饰自己的不足，你现在是否也是这种心态??
【评析】考查考生的应变处理能力、决策能力。?
面对这种压力式问题，主考官关心的不只是考生回答了些什么，更重要的是看考生怎样回答。主考官希望通过这类压力式提问，考查考生的情绪稳定性、自我控制能力、反应力、应变力、自我认知能力等。碰到这类问题时，考生要注意：第一，不要紧张、
惊慌，要冷静、沉着。不要认为是自己前面的人面试表现不够理想，因而主考官才故意设题刁难自己，更不能以为“大祸临头”矣。第二，态度要诚恳。人无完人，谁都有缺点和不足，且面试过程中考生扬长避短，甚至投主考官之所好也是可以理解的。第三，回答要机智、幽默。让主考官觉得考生不仅处变不惊，且有化解压力与紧张气氛的能力。?
4.假如你是我单位办公室主任，我单位决定在两周后召开下属企业党委书记工作会议，探讨新时期企业的精神文明，你如何组织进行??
【评析】考查考生的应变处理能力、决策能力。?
考生在回答这类情景式提问时，切忌急躁慌张，没想好时就开口扯一通。可略作思索，待有一个初步眉目时再一五一十娓娓道来。在回答时，第一，要注意条理的清晰。因为主考官不仅会通过考生的回答评价考生的口头表达能力，还会进而推论考生的思维周密性、层次性。在回答时，考生不妨采用“第一、第二、第三”或“首先、其次、再次,,,,”第二，要注意通过自己的回答内容，向主考官展示自己的组织能力、计划能力、协调能力等。类似的问题还有“假如说，组织上打算由你负责，组成六人小组去调查某县的社会治安状况，那么你如何组织实施”等。?
5.当你面临棘手问题时，你如何处理??
【评析】考查考生的应变处理能力、决策能力。?
主考官有时可能会问一些题义较模糊、不易找到回答切入点的问题。在回答这类问题时，考生若不能迅速举出切身实例作具体、生动阐述，不妨也“务虚”一点。比如刚才这个问题可作如是回答：“不同性质的问题有不同的处理方式，基本原则是处理任何棘手的问题都需要理智、冷静和智慧。”但是，当主考官提出一个带有具体情景的棘手问题，考生就得认真对待了。如：“假如你的领导提出一个新的工作方案(设想)，其他
同事们也都赞同，而你却觉得这个方案有致命的弱点，若付诸实施会造成不良后果，你及时向领导谈了自己的看法，领导没有采纳，这时你怎么办?”考生要通过回答这类问题，向主考官显示自己的应变处理能力、协调能力、工作责任心、对原则性与灵活性的恰当把握等。?
6.我局属某单位就一个需要解决的问题向局领导递交请示文件，领导批示意见不一，当文件退回办公室时，你作为主任怎样处理??
【评析】考查考生的应变处理能力、决策能力。?
考生可参考下列答案：我作为办公室主任，将这样处理这一问题。?
(1)严格保守秘密，防止将领导的不同意见扩散，请示的内容，向办公室主管领导汇报，征求办公室主管领导的意见，根据办公室主管领导意见决定具体处理的办法。?
(3)了解情况。即了解文件处理的情况，这是因为按照规定，请示不能递交领导者个人，应该递交办公室处理，是什么原因使这个文件到了所有的厅领导手里，造成了这种状况，以便总结办公室在处理文件方面的经验教训，防止类似事情的发生。?
7.某处有相当一部分干部积极性不高，办事拖拉，工作效率低，如果你担任某处处长，怎样解决这个问题??
【评析】考查考生的应变处理能力、决策能力。?
考生可参考下列答案：如果我担任某处处长，我将采取如下措施充分调动处里干部的积极性。?
(1)调查了解情况，掌握干部积极性不高的原因。干部积极性不高的原因是多种多样的，或者是制度不严，或者是处领导处事不公，或者是因有后顾之忧而没有得到解决，
或者是处、科级领导干部领导不力，等等。总之，首先要充分了解情况，掌握干部的思想动态，然后对症下药，切实解决干部思想上存在的问题，从而有力地调动干部的积极性。?
(2)建立健全制度，严格按制度办事。处里原有的制度不够完善的要健全。同时根据处里的实际情况，有些制度没有建立的，应在充分调查论证的基础上建立。真正做到有章可循，严格按照规章制度办事。对于那些不按规章制度办事的要给予必要的处罚，严格按制度办事的给予奖励，从而激励大家工作的自觉性。?
(3)树立典型，表彰先进。对于处里表现好的干部，要大力表扬；对于事迹特别突出的，要做典型宣传，使大家向先进人物学习，同时年终考核要使真正先进的同志评为优秀，克服过去评优搞轮流坐庄的现象。这样可以使先进更先进，使后进赶先进，真正形成一个争先恐后的良好局面。无疑，这样就能充分调动广大干部的积极性。?
(4)科级领导干部实行竞争上岗制。为提高领导干部的素质，建议厅党组对科级干部实行竞争上岗制。这样也能激发所有干部的工作积极性。?
(5)解决干部实际困难，使干部一心扑在工作上。要充分调动干部积极性，除了建立制度上的激励机制之处，还要注意关心干部的生活，注意解决他们生活上的实际困难。这样，方能解决他们的后顾之忧，使他们一心扑在工作上。
三、启发性模拟演练试题?
1.在一次有各方面领导、同事和外单位嘉宾参加的聚会中，一位容貌、舞姿俱佳的小姐主动邀请你跳舞，而你的确既不爱好又不会跳舞，这时你该怎么办??
2.你的领导要你同他一起参加一个会议言，可是在大会开始前半小时他突然病倒不能出席会议，你如何处理此事??
3.假如我们要到你所在的系对你进行考察，你认为同学和辅导员(或班主任)会对你做何评价??
4.某家写信，强烈反映上次产品的质量差，售后服务也不好。作为销售部经理的你将如何处理??
5.你的一个好友因某事而突然成为众矢之的，你如何处理与他的关系问题??
6.单位中某业务骨干因职称晋升或晋级问题而提出辞职，工作将会受到很大影响，你作为单位的负责人应该怎样恰当地处理此事??
7.在一次重要的会议还有20分钟就要开始时，你突然接到电话，说原定致开幕辞的主要领导因车出现故障停在途中而不能按时到达，你怎么办??
8.如果上级领导要你去做你认为没有必要或不大妥当的事，你该怎么处理??
9.当你正在电话中向下属单位态度很不冷静的同志解释政策时，领导过来要同你谈话，你怎么办??
10.假如你是一个单位的领导，现在有两个职工吵了起来，找你评理，你.我不知道其他考官对你如何看，我对你的感觉是你的回答虽然不错，但是显得过分成熟和世故(或者幼稚)，你自己怎么看??
12.假如你无意中发现领导或同事正在做一件不愿别人知道的事，对方已看到你，该怎么办??
13.假如你单位发生一起案件，你有作案时间而被列为怀疑对象，该怎么办??
14.如果你孤身一人，手无寸铁，在车上碰到持刀拿枪的抢劫团伙作恶，那该怎么办??
15.如果领导当着大家的面批评你，而你认为事实有出入，批评不对且造成不良影响，那该怎么办??
16.如果你正在主持一个会议，外面突然传来呼救的声音，该怎么办??
17.当你急需准时到达某一地点，但突遇交通阻塞，汽车无法前进，该怎么办??
18.如果你热情帮助一位素昧平生的人，但反而引起对方怀疑，你怎么办??
19.如果你不会游泳，发现一个孩子落水了，水又较深，该怎么办??
20.两个同事从争辩吵架，到动武，你去劝解，不料挨了重重的一拳，该怎么办??
21.如果你被录用，但要到偏远的基层去工作，那里人生地疏，生活条件艰苦。在这种情况下，该怎么办?
范文六：1.应力
物体由于外因（受力、湿度、温度场变化等）而变形时，在物体内各部分之间产生相互作用的内力，以抵抗这种外因的作用，并试图使物体从变形后的位置恢复到变形前的位置。
在所考察的截面某一点单位面积上的内力称为应力。同截面垂直的称为正应力或法向应力，同截面相切的称为剪应力或切应力。
应力仪或者应变仪是来测定物体由于内应力的仪器。一般通过采集应变片的信号，而转化为电信号进行分析和测量。
方法是：将应变片贴在被测定物上，使其随着被测定物的应变一起伸缩，这样里面的金属箔材就随着应变伸长或缩短。很多金属在机械性地伸长或缩短时其电阻会随之变化。应变片就是应用这个原理，通过测量电阻的变化而对应变进行测定。一般应变片的敏感栅使用的是铜铬合金，其电阻变化率为常数，与应变成正比例关系。
通过惠斯通电桥，便可以将这种电阻的比例关系转化为电压。然后不同的仪器，可以将这种电压的变化转化成可以测量的数据。
对于应力仪或者应变仪，关键的指标有： 测试精度，采样速度，测试可以支持的通道数，动态范围，支持的应变片型号等。并且，应力仪所配套的软件也至关重要，需要能够实时显示，实时分析，实时记录等各种功能，高端的软件还具有各种信号处理能力。另外，有一些仪器是通过光谱，膜片等原理设计的。
应力的单位：应力的单位是Pa，简称帕（这是为了纪念法国科学家帕斯卡 Blaise· pascal而命名的），即牛顿/平方米（N/ ㎡ ） 。
物体在受到外力作用下会产生一定的变形，变形的程度称应变。应变有正应变（线应变），切应变（角应变）及体应变。正应变公式为
，式中l是变形的前长度，Δl是其变形后的伸长量。
应变单位：应变是形变量与原来尺寸的比值，用ε表示，即ε=ΔL/L，无量纲，常用百分数表示。
3.弹性模量
一般地讲，对弹性体施加一个外界作用，弹性体会发生形状的改变（称为“应变”），“弹性模量”的一般定义是：应力除以应变。
材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正比例关系（即符合胡克定律），其比例系数称为弹性模量。 又称杨氏模量，弹性材料的一种最重要、最具特征的力学性质，是物体弹性变形难易程度的表征，用E表示。定义为理想材料有小形变时应力与相应的应变之比。E以ζ单位面积上承受的力表示，单位为N/m^2。
拉伸试验中得到的屈服极限ζs和强度极限
ζb，反映了材料对力的作用的承受能力，而延伸率δ或截面收缩率ψ，反映了材料塑性变形的能力。为了表示材料在弹性范围内抵抗变形的难易程度，在实际工程结构中，材料弹性模量E的意义通常是以零件的刚度体现出来的，这是因为一旦零件按应力设计定型，在弹性变形范围内的服役过程中，是以其所受负荷而产生的变形量来判断其刚度的。刚度的重要性在于它决定了零件服役时稳定性，对细长杆件和薄壁构件尤为重要。因此，构件的理论分析和设计计算来说，弹性模量E是经常要用到的一个重要力学性能指标。
弹性模量单位：应力和应变成正比，比例系数称为弹性模量。ε=ΔL/L*100%(单位为常数1)；应力ζ=F/S，单位为Pa；E=σ/ε，单位是Pa
4.应力应变关系
根据胡克定律在一定的比例极限范围内应力与应变成线性比例关系。对应的最大应力称为比例极限。
应力与应变的比例常数E 被称为弹性系数或扬氏模量，不同的材料有其固定的扬氏模量。虽然无法对应力进行直接的测量但是通过测量由外力影响产生的应变可以计算出应力的大小。
范文七：如何贴应力应变片
贴片前，将待用的应变计进行外观检查和阻值测量。外观检查可凭肉眼或借助放大镜进行，目的在于观察敏感栅有无锈斑，缺陷，是否排列整齐，基底和覆盖层有无损坏，引线是否完好。阻值测量JM3840四分之一桥测量电阻。目的在于检查敏感栅是否有断路、短路，并进行阻值分选，对于共用温度补偿的一组应变计，阻值相差不得超过±0.5。同一次测量的应变计，灵敏系数必须相同。
2.构件表面处理
对于钢铁等金属构件，首先是清除表面油漆、氧化层和污垢；然后磨平或锉平，并用细砂布磨光。通常称此工艺为“打磨”。 打磨光洁度应达▽5左右。对非常光滑的构件，则需用细砂布沿45°方向交叉磨出一些纹路，以增强粘结力。打磨面积约为应变计面积的5倍左右。打磨完毕后，用划针轻轻划出贴片的准确方位。表面处理的最后一道工序是清洗。即用洁净棉纱或脱脂棉球蘸丙酮或其它挥发性溶剂对贴片部位进行反复擦洗，直至棉球上见不到污垢为止。
贴片工艺随所用粘结剂不同而异，用502胶贴片的过程是，待清洗剂挥发后，先在贴片位置滴一点502胶，用应变计背面将胶水涂匀，然后用镊子拨动应变计，调整位置和角度。定位后，在应变计上垫一层聚乙烯或四氟乙烯薄膜，用手指轻轻挤压出多余的胶水和气泡 待胶水初步固化后即可松开。粘贴好的应变计应保证位置准确，粘结牢固、胶层均匀、无气泡和整洁干净。
4.导线的焊接与固定
粘结剂初步固化后，即可进行焊线。常温静态测量可使用双芯多股铜质塑料线作导线，动态测量使用三芯或四芯屏蔽电缆作导线。应变计和导线间的连接最好通过接线端子，焊点确保无虚焊。导线最好与试件绑扎固定，导线两端 根据测点的编号作好标记。
5.贴片质量检查
贴片质量检查包括外观检查、电阻和绝缘电阻测量。外观检查主要观察贴片方位是否正确，变计有无损伤，粘贴是否牢固和有无气泡等。测量电阻值可以检查有无断路、回路。绝缘电阻是最重要的受检指标。绝缘好坏取决于应变计的基底，粘贴不良或固化不充分的应变计往往绝缘电阻低。
6.应变计及导线的防护 应变计受潮会降低绝缘电阻和粘结强度，严重时会使敏感栅锈蚀；酸，碱及油类浸入甚至会改变基底和粘结剂的物理性能。为了防止大气中游离水分和雨水、露水的浸入，在特殊环境下防止酸、碱、油等杂质侵入，对已充分干燥、固化，并已焊好导线的应变计，立即涂上防护层。 常用室温防护剂有： 1．凡士林；2．蜂 ；3．石灰、炮油和松香混合物；4．环氧树脂。
范文八：梁应力应变测量
一、实验目的
1、了解电阻应变片的结构及种类； 2、掌握电阻应变片的粘贴技巧；
3、掌握利用电阻应变片测量应力应变的原理； 4、掌握动态测试分析系统的使用及半桥、全桥的接法； 二、实验内容
进行悬臂梁的应变测量
三、实验原理
1、电阻应变片的测量技术
将应变片固定在被测构件上，当构件变形时，电阻应变片的电阻值发生相应的变化。通过电阻应变测量装置（简称应变仪）可将电阻应变片中的电阻值的变化测定出来，换算成应变或输出与应变呈正比的模拟电信号（电压或电流），用记录仪记录下来，也可用计算机按预定的要求进行数据处理，得到所需要的应力或应变值。
2、电阻应变式传感器
电阻应变式传感器可测量应变、力、位移、加速度、扭矩等参数。具有体积小、动态响应快、测量精度高、使用简便等优点。电阻应变式传感器可分为金属电阻应变片和半导体应变片两类。
常用的金属电阻应变片有丝式和箔式两种。它由敏感元件、引出线、基底、覆盖层组成，用粘贴剂粘贴在一起，如图所示。
图1 电阻应变片结构
3、应变片的测量电路
在使用应变片测量应变时，必须有适当的方法检测其阻值的微小变化。为此，一般是把应变片接入某种电路，让它的电阻变化对电路进行某种控制，使电路输出一个能模拟这个电阻变化的电信号，之后，只要对这个电信号进行相应的处理（滤波、放大、调制解调等）就行了。
常规电阻应变测量使用的应变仪，它的输入回路叫做应变电桥
应变电桥：以应变片作为其构成部分的电桥。
应变电桥的作用：能把应变片阻值的微小变化转换成输出电压的变化。
(R1?R2)(R3?R4)
常用电桥连接方法有三种：
（1）单臂半桥接法： R1作为应变片 （2）半桥接法：R1、R2作为应变片
（3）全桥接法： R1、R2、R3、R4均为应变片
电桥的和差特性：电桥的输出电压与电阻（或应变）变化的符号有关。即相邻臂电阻或应变变化，同号相减，异号相加；而相对臂则相反，同号相加，异号相减。
利用桥路的和差特性可以提高电桥灵敏度、补偿温度影响，从复杂应力状态中测取某一应力、消除非测量应力。
本实验采用单臂半桥接法，得到金属梁的拉应变与供桥电压和输出电压之间的关系为：
得到作用在梁上的弯矩为：M?
三、实验主要仪器及耗材
DH5923动态电阻应变仪(DH5923动态信号测试分析系统)、电阻应变片、应变适调器、矩形梁、电烙铁、万用变、小螺丝刀、连接导线、502胶、丙酮、棉花、镊子、焊锡、酒精等。
五、实验步骤
1、粘贴应变片
(1) 去污：用砂轮（本实验采用砂纸代替）除去构件表面的油污、漆、锈斑等，并用细纱布交叉打磨出细纹以增加粘贴力，用浸有酒精和丙酮的纱布片或脱脂棉球擦洗。
(2) 贴片：在应变片的表面和处理过的粘贴表面上，各涂一层均匀的粘贴胶（502胶），用镊子将应变片放上去，并调好位置，然后盖上塑料薄膜，用手指揉合滚压，排出下面的气泡。
(3) 在合适位置粘贴接线板，将导线与应变片引线连接。
2、检查：用万用表测量应变片在粘贴过程中是否损坏及线路连接是否正确。 3、接桥：将导线接在应变桥盒上。注意不要把端子扯断。 4、开机：打开测试系统开关，打开采集软件，调整零点；
6、参数设置：设置应变片的灵敏度、梁材料的弹性模量、泊松比、满度值和滤波方式。 7、调平衡：利用测试软件调节电桥平衡；
8、加载测试，保存数据，对进行处理，完成实验报告。
六、实验报告的要求
1、说明实验的目的及意义； 2、说明实验原理及方法； 3、简要说明实验的步骤 4、举例说明应变效应的作用。
范文九：1.4 土的应力应变特性
1.4.1 土应力应变关系的非线性
土的剪胀性
1.4.3 土体变形的弹塑性
1.4.4 土应力应变的各向异性
1.4.5 土的结构性
1.4.6 土的流变性
1.4.7 影响土应力应变关系的应力条件
由于土是岩石风化而成的碎散颗粒的集合体，一般包含有固、液、气三相，在其形成的漫长的地质过程中，受风化、搬运、沉积、固结和地壳运动的影响，其应力应变关系十分复杂，并且与诸多因素有关。其中主要的应力应变特性是其非线性、剪胀（缩）性和弹塑性。主要的影响因素是应力水平（Stress level）、应力路径（Stress path）和应力历史（Stress history），亦称 3S 影响。
1.4.1 土应力应变关系的非线性
由于土由碎散的固体颗粒组成，土宏观的变形主要不是由于颗粒本身变形，而是由于颗粒间位置的变化。这样在不同应力水平下由相同应力增量而引起的应变增量就不会相同，亦即表现出非线性。
图 2‐3‐1 表示土的常规三轴压缩试验的一般结果，其中实线表示密实砂土或超固结粘土，虚线表示松砂或正常固结粘土。
从图（a）可以看到，正常固结粘土和松砂的应力随应变增加而增加，但增加速率越来越慢，最后逼近一渐近线；而在密砂和超固结土的试验曲线中，应力开始随应变增加而增加，达到一个峰值之后，应
力随应变增加而下降，最后也趋于稳定。在塑性理论中，前者称为应变硬化（或加工硬化），后者称为应变软化（或加工软化）。应变软化过程实际上是一种不稳定过程，有时伴随着应力的局部化——剪切带的产出现，其应力应变曲线对一些影响因素比较敏感。而且由于其应力应变间不成单值函数关系，所以反映土的应变软化的数学模型一般形式复杂，难以准确反映这种应力应变特点；此外，反映应变软化的数值计算方法也有较大难度。
土的剪胀性
由于土是碎散的颗粒集合，在各向等压或等比压缩时，孔隙减少，从而发生较大的体积压缩。这种体积压缩大部分是不可恢复的，如图 2‐3‐2 所示。
在图2‐3‐1（b）中，可以发现，在三轴试验中，对于密砂或强超固结粘土偏差应力σ1－σ3增加引起了轴应变 ε1 的增加，但除开始时少量体积压缩（正体应变）外，发生明显的体胀（负体应变）。由于在常规三轴压缩试验中，平均主应力增量 ? p =1/3（σ1- σ3）在加载过程中总是正的，不可能是体积的弹性回弹，因而这种体应变只能是由剪应力引起的，被称为剪胀性（Dilatancy）。
广义的剪胀性指剪切引起的体积变化，包括体胀，也包括体缩。后者也常被称为“剪缩”。土的剪胀性实质上是由于剪应力引起土颗粒间相互位置的变化，使其排列发生变化而使颗粒间的孔隙加大（或减小），从而发生了体积变化。
1.4.3 土体变形的弹塑性
在加载后卸载到原应力状态时，土一般不会恢复到原来的应变状态。其中有部分应变是可恢复的，部分应变是不可恢复的塑性应变，并且后者往往占很大比例。可以表示为：
ε＝εe＋εp
其中ε表示弹性应变，ε表示塑性应变。图2‐3‐3表示的承德中密砂（一种天然均匀细砂）在σ3= 100kPa 的三轴试验结果。
其中单调加载试验曲线用虚线表示；循环加载试验曲线用实线表示。可见每一次应力循环都有可恢复的弹性应变及不可恢复的塑性应变，亦即永久变形。
对于结构性很强的原状土，如很硬的粘土，可能在一定的应力范围内，它的变形几乎是“弹性”的，ep
只有到一定的应力水平时，亦即达到屈服条件时，才会产生塑性变形。一般土在加载过程中弹性和塑性变形几乎是同时发生的，没有明显的屈服点，所以亦称为弹塑性材料。
土在应力循环过程中另一个特性是存在滞回圈，在图2‐3‐3 中卸载初期应力应变曲线陡降，减少到一定偏差应力时，卸载曲线变缓，再加载曲线开始陡而随后变缓。这就形成一滞回圈，越接近破坏应力时，这一现象越明显。
在图 2‐3‐3 中另一个值得注意的现象是卸载时试样发生体缩。由于卸载时平均主应力 p 是减少的，这种卸载体缩显然无法用弹性理论解释。人们认为这主要源于土的剪胀变形的可恢复性和加载引起土结构的变化。总之，即使是在同一应力路径上的卸载——再加载过程，土的变形也并非是完全弹性的。但一般情况下，近似认为是弹性变形。
1.4.4 土应力应变的各向异性
所谓各向异性是指在不同方向上材料的物理力学性质不同。由于土在沉积过程中，长宽比大于1 的针、片、棒状颗粒在重力作用下倾向于水平方向排列而处于稳定的状态；另外，在随后的固结过程中，竖向的上覆土体重力产生的竖向应力与水平土压力产生的水平应力大小是不等的，这种不等向固结也会产生土的各向异性。
土的各向异性主要表现为横向各向同性，亦即在水平面各个方向的性质大体上是相同的，而竖向与横向性质不同。土的各向异性可分为初始各向异性（Inherent
anisotropy）和诱发各向异性（Induced anisotropy）。天然沉积和固结造成的各向异性可归入初始各向异性之列。在室内重力场中，各种制样过程也会使土试样具有不同程度的初始各向异性。
检验初始各向异性的最简单的试验是等向压缩试验。在对土样进行等向压缩试验时，经常发现轴向应变小于1/3体应变，即εz＝(0.17 ~0.22)εV 。这表明竖直方向比水平方向的压缩性小。
图2‐3‐4是用自由下落的小玻璃珠制成模拟“土”试样在各向等压试验中的结果。其中εx＝εy= 2.2εz，εz为竖直方向的应变，εv= 5.4εz 。这种各向异性是由于小玻璃珠在不同方向的排列不同引起的。
图2‐3‐5表示的是砂土的试验结果。试样是在空气中用撒砂雨的方法制成的立方体三轴试样， 用立方体真三轴仪进行的常规三轴压缩试验。竖直方向大主应力与砂土的沉积面（图中阴影线表示）成夹角θ，θ＝90° 表示的是常规方法制样试验情况，即大主应力σ1与沉积面垂直。从图可见不同方向试验的应力应变曲线是不同的。从图中可见，对于θ＝90° 和θ＝40° 的试验可以用一条曲线表示，θ＝30° 和θ＝20° 的试验结果也可以用一条曲线表示，而θ＝0° 用单独一条曲线表示，最上部曲线是用常制样（θ＝90° ）和常规三轴仪进行的常规三轴试验结果。在θ＝20° 和θ＝40° 的试验中，实测的两个横向应变 ε2与ε3是不等的，ε3> ε2 。
所谓诱发各向异性是指土颗粒受到一定的应力发生应变后，将发生空间位置的变化，从而改变了土的空间结构。这种结构的变化对于土进一步加载的应力应变关系将产生影响，并且不同于初始加载时的应力应变关系。
图2‐3‐6表示的正常固结粘土的一种三轴试验：
首先试样被等比固结到τ＝（σ1- σ3）/ 2 ＝14.2kPa 和σ＝（σ1+ σ3）/ 2 =90kPa，然后在五个方向施加相同的应力增量，量测相应的应变增量。
可见不同方向应力增量引起的应变增量方向和大小都不同，其中初始不等向固结所引起的各向异性是主要原因。例如对于沿原应力路径④加载产生的应变路径与原固结的应力路径完全一致，而其他应力路径则不然。
上述例子都是室内制样的情况，原状天然土的各向异性往往更强烈，也比较复杂。原状土的各向异性常常是其结构性的一个方面的表现。
1.4.5 土的结构性
土是由分散的颗粒组成的。土的强度、渗透性和应力应变关系特性是由这些颗粒的矿物、大小、形状，颗粒间的排列和粒间的作用力决定的。所谓土的组构（fabric）通常是指颗粒、粒组和孔隙空间的几何排列方式；而土的结构（structure）则更倾向于用来表示土的组成成分、空间排列和粒间作用力的综合特性。
所谓土的结构性就是由于土颗粒的空间排列集合及土中各相间和颗粒间的作用力造成的力学特性。结构性的强弱表示土的结构对于其力学性质（强度、渗透及变形性质）影响的强烈程度。
由于在实验室和野外土都不可避免地处于地球的重力场中，不可能达到完全随机的排列及颗粒间相互完全独立无联系，如室内制样的方法、程序和环境，在天然情况下土的生成、搬运、沉积、固结及在千万年地质历史中所受到的各种变故等。因而不管是原状土还是室内重塑土总是表现出不同的或特有的结构性。
一般讲原状土比重塑土表现出更强的结构性，这是由于它在漫长的沉积过程及随后的各种地质作用过程中，使土粒间排列和各种作用力表现特有的形式和作用。在粘性土中，敏感性指标（灵敏度）是反映粘土结构性的重要指标。原状粘土与重塑土的无侧限抗压强度之比称为灵敏度。
图 2‐8‐10 为在侧限压缩试验中，正常固结的原状土与重塑土的试验结果。可见在在一定的压力范围内二者有明显的差别，超过一定的压力以后，两曲线趋于平行。
在图 2‐8‐11 中表示了在比最优含水量更湿的情况下，用静压法和揉挤法制成压实土样的无侧限压缩试验结果。由于静压法制样形成更强的凝絮结构，而揉挤则破坏了颗粒间的联系及结构性，二者的应力应变及强度相差很大。
图 2‐8‐12 表示的是一种旧金山海滨淤泥土的原状土与扰动土的不排水试验结果。
首先将原状土样从地层中取出放在三轴压力室中，施加围压 p = 80kPa （不固结）以平衡原位应力。然后进行不排水试验直到破坏。然后拆开三轴压力室，取出试样，在橡皮膜中就地进行重塑，再重装压力室，仍然施加 80kPa 围压（不固结），再加轴向荷载，得到的应力应变曲线和孔压关系见图 2‐8‐12（a），这种试验分别进行了两组。可见两种土的应力应变关系相差极大。对两组试样，由不排水强度计算的敏感度分别为 4.5 和 3.1。这种差别主要是由于二者的有效应力不同。由于扰动土的结构破坏，使试样内超静孔压大大增加，有效应力降低。二者的有效应力路径见图 2‐8‐12（b）。
以往在土力学中研究建立的理论及模型基本是建立在对重塑土试验的基础上，因而对于土的结构性的考虑是不够的。在自然界和工程实践中，大量存在和涉及的是原状土，因而考虑土的结构性对土的力学性质的影响是一个重要的课题。所谓的特殊土或区域性土往往具有更强烈或特殊的结构性。土的结构
性对土的应力应变强度的影响，以及土的结构性破坏后应力应变强度性质的变化是土力学理论和实践中一个重要研究领域。
1.4.6 土的流变性
粘性土的应力应变强度关系受时间的影响，这包括两个方面：一是基于有效应力原理的孔压消散和土体固结，二是土的流变性的影响。与土的流变性有关的现象是土的蠕变与应力松弛。
所谓蠕变是指在应力状态不变的条件下，应变随时间逐渐增长的现象；
应力松弛是指维持应变不变，材料内的应力随时间逐渐减小的现象。
图 2‐3‐8 表示土的蠕变和应力松弛的现象。
在图 2‐3‐8(a)中，在某一常应力作用下，土的应变不断增加，但当这个应力值较小时，如图中（σ1－σ3）1和（σ1－σ3）2 ，试样变形逐渐趋于稳定；当这个常应力较大时，则应变量会在相对稳定之后又突然加快，最后达到蠕变破坏。这种蠕变强度低于常规试验的强度，有时只有后者的50％左右。粘性土的蠕变性随着其塑性、活动性和含水量的增加而加剧。
在侧限压缩条件下，由于土的流变性而发生的压缩称为次固结，长期的次固结可以使土体不断加密而使正常固结土呈现出超固结土的特性，被称为似超固结土或“老粘土”。
除了粘性土的流变性以外，近年来也发现一些高面板堆石坝的堆石体也随着时间不断发生变形，受到很大关注。这可能与岩石及堆石块体之间的流变性有关。
1.4.7 影响土应力应变关系的应力条件
1．应力水平
所谓应力水平一般有两层含义：一是指围压的绝对值的大小；二是指应力（常为剪应力）与破坏值
之比，即 S = q / qf。这里应力水平是指围压。
图 2‐3‐9 表示了承德中密砂在不同围压下的三轴试验曲线。
可见随着σ3增加，砂土的强度和刚度都明显提高，应力应变关系曲线形状也有变化。在很高围压下，即使很密实的土，也与松砂（见图 2‐3‐1）的应力应变关系曲线相似：没有剪胀性和应变软化现象。
应当指出土的抗剪强度τf 或 qf 随着正应力σn 或围压σ3增加而升高，但破坏时的应力比，或者砂土的内摩擦角? ，则常常随着围压的增加而降低。
土的变形模量随着围压而提高的现象，也称为土的压硬性。由于土是由碎散的颗粒所组成，所以围压所提供的约束对于其强度和刚度是至关重要的。这也是土区别于其他材料的重要特性之一。
简布（Janbu）在 1963 年用下式表示土在三轴试验中初始模量 Ei与围压 σ3之间的关系：
其中 K 与 n 为试验常数。Pa为大气压，与σ3量纲相同。这个公式后来为许多本构模型所应用。
2．应力路径
图2‐3‐10表示了不同应力路径的三轴试验的应力应变关系曲线。可见它们受应力路径的影响很明显。图2‐3‐10表示的是蒙特雷（Monterey）松砂的两种应力路径的三轴试验。它们的起点A和终点 B 都
相同，但路径 1 是从 A‐1‐B；路径 2 是 A‐2‐B。从图 2‐3‐10（a）可见路径 1 发生了较大的轴向应变。这是由于点 1 的应力比高于点 B，更接近于破坏线，这就产生较大的轴向应变。
伍德（D.M.Wood）在盒式真三轴仪上对重塑的饱和粘土先各向等压固结后，沿图 2‐3‐11 中 OK方向剪切试验，然后从 K 点出发沿 KM、KN 和 KL 不同应力路径继续试验，得到了图（b）所示的应变路径。可见沿 OK 原来方向加载，应变路径与应力路径方向一致，都为直线。但当应力路径发生转折时，粘性土对于刚刚经过的路径似乎有“记忆”，或者应变路径沿 OK 方向有“惯性”，只有在新应力路径上走很长距离后，应变路径的方向才逐渐靠近过来。
图 2‐3‐12 为承德中密砂的真三轴试验。试验中σ3＝300kPa 保持不变，中主应力不同（b＝常数）的四个试验表明，随着中主应力的增加，曲线初始模量提高，强度也有所提高，体胀减少，应变软化加剧。
3．应力历史
应力历史既包括天然土在过去地质年代中受到的固结和地壳运动作用，也包括土在试验室（或在工程施工、运行中）受到的应力过程。对于粘性土一般指其固结历史。如果粘性土在其历史上受到过的最大先期固结压力（指有效应力）大于目前受到的固结压力，那么这就是超固结粘土。如果目前的固结压力就是其历史上最大固结压力，那么它就是正常固结土。超固结土与正常固结土的应力应变曲线区别见图 2‐3‐1。如上所述，土的流变性使粘性土在长期荷载作用下，尽管历史上固结应力没变化，但由于次固结使土表现出超固结的性状。这也是一种应力历史的影响。
初始阶段 , 应力与应变之间存在着直线关系 , 解除荷载变形完全消失 , 此阶段称为弹性阶段; 荷载继续增加 , 试件发生显著的、不可恢复的塑性变形, 此阶段称为屈服阶段 , 在此阶段内的最低应力值称为屈服点(σs) ; 当荷载继续提高 , 变形进一步增加 , 表现为拉伸图上的曲线又显著上升 , 此阶段称为强化阶段 , 至试件最后 破坏;在整个试验过程中的最大应力值称为抗拉强度(σb)。
钢材如无明显的屈服现象 , 则以产生塑性变形 (永久变形)为0.2%时之应力值作为材料的屈服强度 (σ0.2)
钢材发生屈服后 , 材料虽未最后破坏 , 由于产生了比较显著的、不可恢复的塑性变形 ,为一般建筑构件的正常使用所不允许 , 所以钢材的屈服点是评定钢材强度性能的重要指标。
钢材经冷拉、冷拔、冷轧一定的时间后, 性能会发生显著改变 , 表现为强度提高 , 塑性减小 , 变硬 , 变脆 , 这种现象称为 “ 冷加工硬化 ”，冷作硬化